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2013年7月9日

2013 OEGセミナー

EMC事業部

戸所祐策

ＥＭC設計アドバイザーを用いたEMI抑制サービス

ＥＭC設計アドバイザーを用いたEMI抑制サービス

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目次

１．ＥＭＣ規格について

２．ＯＫＩエンジニアリングの（従来）ＥＭＣ設計サービス

２．１ＥＭＣ設計の目的

２．２従来ＥＭＣ設計サービス

３．ＯＫＩエンジニアリングの新ＥＭＣ設計サービス

３．１ＥＭＣサイトの対策支援・設計サービス

３．２ＥＭＣアドバイザツールの概要

３．３シミュレーション事例紹介

４．まとめ

５．トピックス



１．ＥＭＣ規格について ◆ＥＭＣ（主要)規格

規格試験内容達成難易度

CISPR/VCCI/FCC 放射EMI ★★★★ CISPR/VCCI/FCC 伝導EMI ★★ IEC61000-3-2 高調波 IEC61000-3-3 ﾌﾘｯｶ IEC61000-4-2 静電気放電 ★★★ IEC61000-4-3 放射ｲﾐｭﾆﾃｨｰ ★ IEC61000-4-4 ﾌｧｰｽﾄﾄﾗﾝｼﾞｪﾝﾄ・ﾊﾞｰｽﾄ IEC61000-4-5 雷ｻｰｼﾞ IEC61000-4-6 伝導ｲﾐｭﾆﾃｨｰ IEC61000-4-11 ﾃﾞｨッﾌﾟ/瞬停・・・

放射ノイズ対策が重要！

EMI：Electromagnetic Interference EMS：Electromagnetic Susceptibility



２．ＯＫＩエンジニアリングのEMC設計サービス

２．１ＥＭＣ設計の目的

◇ 品質 : ＥＭＣ規格を満足する ◇ コスト：評価費用・対策部品コストを削減、再設計による設計コストを削減する ◇ 納期 : 出荷スケジュールを確保する

OKIエンジニアリングでは、ＥＭＣ規格をクリアするために、評価段階での切り分け・提案のみならず設計段階からＥＭＣ設計にご協力いたします。

機会損失の回避



２．２従来EMC設計サービス（設計手法）

▲評価ＬＲ ▲ＥＭＣ方式レビュー ▲図面レビュー ▲各Sim

方式設計具体設計・製造設計製造・評価

▲ナレッジデータベース

作成レビュー

参画対策支援ｻｰﾋﾞｽ

レビュー参画

各ステップでのＥＭＣに特化したレビューが重要

レビュー内容は確実にフィードバックすることが重要



・回路設計機構設計場合によってはソフト設計のメンバとの意識合わせを行い

装置全体のＥＭＣ設計の大枠を確認する。

レビューでの確認項目例１．装置の電源・ＧＮＤ設計・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．筐体内の基板やハーネスのルートの検討・制約事項・・・・・・３．実施するシミュレーションの選定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．フレキケーブルの必要性の検討５．流用・参考基板の選定、購入品パートナー依頼部分の注意事項（複数基板で使用する部品：基板ライブラリ、マウンタ性能の確認）６．必要な試験プログラムの確認７．その他


▲ＥＭＣ方式レビュー

２．２．１設計レビュー支援サービス（方式設計）

事例１事例２，３事例４



SG座装置内で７基板で３４箇所でＦＧとショート

方式事例１．ＧＮＤ設計

①多点ショート ②１点ショート ③コンデンサショート ④完全分離

装置仕様により確定する

多点ショートの事例

大きな安定した一つのＧＮＤを構築しＧＮＤＬＯＯＰを起こさない様に、可能なかぎりＳＧ－ＦＧを接続する

筐体ＧＮＤ（ＦＧ）と信号ＧＮＤ（ＳＧ）の考え方を装置内で統一する



アンテナ方向垂直

装置開口部水平

本来､ハーネスのＧＮＤを介して戻るべき電流が、ハーネスＧＮＤが弱い（少ない）為筐体から戻ろうとする。帰電流がスリットを迂回して流れる為、両端で電位差が発生し電磁波を放射する。

－－－－

＋＋＋＋

方式事例２．基板とハーネスの実装関係（筐体の開口部における放射の危険性の回避）

回路ミスを筐体に影響させない！



ハーネスのルート折り曲げ、配線止め点でケーブルインピーダンスが変化している為大きな反射が発生する可能性の検討

折り曲げの悪い例

ｹｰﾌﾞﾙ押さえの悪い例

方式事例３．筐体とハーネスとのＣ結合の回避

回路・システムミスを筐体に影響させない



①Signal Integrity （信号品質）

②Power Integrity （電源品質）・ターゲットインピーダンス・同時スイッチング対策・ＤＣ電圧ドロップ（銅箔厚と電圧降下）・ＤＣ電流解析（電圧分布と電流ベクトルプロット)

③ＥＭＣアドバイザ（共振解析）

引用資料：ANSYSｶﾀﾛｸﾞ引用資料：沖プリンテッドサーキット

引用資料：沖プリンテッドサーキット

方式事例4．実施シミュレーションの一例

適用するシミュレーションを選定する



具体設計時の回路レビューでの確認項目例１．バス線や重要信号線のトポロジー（形状）の確認・・・事例１２．コンデンサの使い方の確認・・・事例２３．ＧＮＤを弱くしない部品の使用法・・・事例３４．内層分割指示図と回路の確認５．表層ベタＧＮＤと内層ＧＮＤの接続ＶＩＡの確認６．その他


▲図面レビュー

２．２．２設計レビュー支援サービス（具体設計）



× × ○

具体事例１．トポロジー検証

●反射の影響を確認する片方向 1対2

入力ＣとパターンのＣが悪影響二つのRCVを抵抗と配線で同じ

インピーダンスに見せる

CPU

LSI

ＬＳＩ

MEM

●反射の影響を確認する双方向バス 1対N

部品の配置・配線時点で波形品質が決定する



周波数

1000pF

0.1μF

ESL

ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽ

具体事例２．複数種コンデンサの実装例

意味を理解せずつけても効果なし

Vcc

GND

0.1μF 1000pF ＩＣ

半共振して高インピーダンス領域が発生している

セラミックコンデンサの周波数特性、半共振の発生を理解して指示が必要



具体事例３．ＧＮＤがＶＩＡで弱くなる

往電流帰電流

LSI

ＢＧＡのＶＩＡのクリアランス、ダンピング抵抗のＶＩＡのクリアランスで内層ＧＮＤが

孔だらけの弱い面になってしまい、さらに、帰電流ルートが直下でなくなっている。

S V

G

S

帰電流面のGNDにスリットがある



・完全にできなかったところ（妥協点）の確認例）１対Ｎのバス信号線の反射によるノイズの危険性の確認・評価で確認した内容に加えて、今回の設計で効果のあった施策、なかった施策をまとめて次につなげるナレッジデータベースを作成することが重要と考えます。


▲Simレビュー


▲評価レビュー

２．２．３設計レビュー支援サービス（製造設計・評価）



★使用ツール NEC製 DEMITASNX

・新規設計：パターン設計段階で回路や配線をアドバイス

・改版設計：既設計基板の改版時の対策ポイントをアドバイス

３．１ＥＭＣサイトの対策支援・設計サービス ◆従来サービス

実機測定 ⇒ ノイズ源の切り分け ⇒ 対策部品の利用を提案

◆新サービス

設計段階でのＥＭＩ抑制効果

３．ＯＫＩエンジニアリングの新EMC設計サービス

DEMITASUNXはNECの登録商標です



１．ＥＭＩチェックルール＜信号品質の確認＞

３．２ＥＭＣアドバイザツールの概要

２．電源プレーン共振解析＜電源品質の確認＞

ＧＮＤ層

電源層

グラウンドスリットスロットアンテナ

①リターンパス分断系チェック

ループアンテナ

電流

グラウンド

②配線系チェック

パッチアンテナ

電圧

③電源ＧＮＤ系チェック

励振点

3.3V 2.5V

①電源プレーンの形状 ②ＬＳＩの電源ピンの位置 ③パスコン位置、容量､数量 ④動作周波数

VCC層2.5V領域での共振解析事例



・対象装置：情報処理装置

・対象基板：専用マザーボード

・層構成(10層): SGSVSSVSGS

３．３シミュレーション事例紹介（１）

LCDｺﾈｸﾀ

DDR3

CPU チップセット

EXT

I/O

30.00 1000.00 50.00 100.00 500.00 0

70

10

20

30

40

50

60

Leve

l

[dB(μV/m)]

主要部品配置

◆10m法での実測結果

371MHz 1.3dBﾏｰｼﾞﾝ

Ｘ３

Ｘ4

Ｘ6

Ｘ5

371MHｚは、マザーボード－LCD インタフェースケーブル

に支配されている。（74MHzの動作周波数の５次高調波）



◆スペクトルアナライザでの実機解析

I/Fケーブルの磁界強度

３．３シミュレーション事例紹介（２）



0dB

-10dB

◆共振解析結果 LCDコネクタの実装面に近い電源層(L4）の共振影響を解析

dB[μV/m]

MHz

３．３シミュレーション事例紹介（３）

励振点



0dB

-10dB

LCDコネクタへの配線面（L8）に影響を及ぼす電源層（L7）の共振影響の解析結果

３．３シミュレーション事例紹介（４）

371MHzで

共振が発生！

⇒ 対策が必要

励振点



dB[μV/m]

MHz

③

①

②

⑤

⑥

④

○追加箇所

コンデンサを6個追加で反共振を繰り返し

ながら目標をクリアすることが可能。

⑥

追

加

順

①

⑥

追

加

順

①

３．３シミュレーション事例紹介（５） 7層（電源層）にターゲットを-10dBとしコンデンサ追加を実行



対策基板 10m法での測定結果

３．３シミュレーション事例紹介（６）

371MHz 1.3dB → 12dB のﾏｰｼﾞﾝ確保

30.00 1000.0050.00 100.00 500.000

70

10

20

30

40

50

60

Frequency

Level

[MHz]

[dB(μV/m)]

30.00 1000.00 50.00 100.00 500.00 0

70

10

20

30

40

50

60

Leve

l

[dB(μV/m)]

対策前対策後



シミュレーション結果からわかったこと

１．放射ノイズの実機測定結果での371MHｚの基板上での対策ポイントが判明した。

★当初はCPU-DDR３間の高速動作エリアが、LCDコネクタ直下のプレーンを揺らし

ている、もしくは基板からLCDハーネスに直接放射し影響させているのが原因で

はないかと推測していたが、LCDコネクタへの配線パターン（L8）の帰電流面（L7）

が共振して信号線にノイズを印加させているという真の原因が判明した。

２．基板単体のシミュレーション結果が悪くても、装置や基板内で閉じた回路では、

ＥＭＣ設計：GND設計をしっかりしておけば外部への放射ノイズの影響は少なく抑

えられることが分かった。（板金で覆う、GND数を増やす等）

３．デバイスがないVCCエリアでも共振してノイズ源となる。

対策には複数個のコンデンサが必要である。

３．３シミュレーション事例紹介（７）



4. まとめ

ＥＭＣ設計を実践することつまり、有意義なレビュー、必要なシミュレーションを実施することで、通常の設計範囲で判り得る可能な限りの問題点を設計段階で洗い出し、ＥＭＩ測定をスムースにクリアすることが可能といえます。仮にクリアできなくても、「新たな原因」、「真の問題点」への対応にいち早く着手でき問題解決時間を大幅短縮することが可能です。

ＯＫＩエンジニアリングでは、ＥＭＣ対策で設計段階に後戻りすることなく、市場に製品を

タイムリーに提供できる様にＥＭＣ設計にご協力いたします。



5. トピックス 2012年9月 ◆本庄テクノセンタ増設稼働開始

対象年度

11 10 09 08 07

■ 車載

■ ＬＥＤ照明

業界別売上高推移

12

◆ 強化されるサービス ◇車載電波暗室・車載ＥＭＣ総合試験のご提供・プライベート規格対応試験の充実化 ◇ 大型シールドルーム・ LED関連製品の総合試験サービスの提供・エコ関連製品の対応強化 ◇ 安全試験室・ＥＭＣ＋安全認証ワンストップ支援・プリチェック支援



サイトの種類車載電波暗室シールドルーム車載ノイズ試験室試験室

EMI測定距離 1m － - -

搬入間口(m) W1.8×H2.3 W1.8×H2.3 W1.8×H2.0 W1.8×H2.0

エミッション

電界 9KH～40GHz

吸収ｸﾗﾝﾌﾟ法 G-TEM 製品安全試験

特殊試験

磁界ﾗｰｼﾞﾙｰﾌﾟｱﾝﾃﾅ法 TEMｾﾙl

伝導 100KHz～200MHz 10kHz-30MHz ISO10605：ESD

イミュニティ ISO11452シリーズ IEC61000シリーズ ISO7637-2,3

供給電源容量 AC 1、3φ 12k VA 1、3φ 12k VA - 1、3φ 12k VA

DC 0～500V、30A 0～110V、100A 0～60V、50A 0～500V、30A

◆ 本庄テクノセンタレイアウト

シールドルーム試験室

アンプ・電源室

車載ノイズ試験室車載電波暗室測定室

準備エリア







準備エリア

第２車載電波暗室

大型シールドルーム

車載試験室

安全試験室



□ EMC事業部 □ TEL：0495-22-8411 □ 担当：戸所祐策 □ URL： http://www.oeg.co.jp/

ご清聴いただき、ありがとうございました

》お問合せ先

ご連絡をお待ちしております

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